成果簡介
高性能輕質碳氣凝膠（CA）在電化學、催化、吸附、儲能等領域受到了廣泛關注。然而，尋找一種環保、高效的製備方法並實現CA的可控性能仍然是一個挑戰。本文，四川大學Huawei Zou、Pengbo Liu等研究人員在《 ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊發表名為「Anisotropic and Lightweight Carbon/Graphene Composite Aerogels for Efficient Thermal Insulation and Electromagnetic Interference Shielding」的論文，研究提出通過對聚胺酸銨鹽/氧化石墨烯（PAS/GO）懸浮液進行單向冷凍，然後進行冷凍乾燥、熱亞胺化和碳化，合成了一系列各向異性碳/石墨烯複合氣凝膠。
製備的氣凝膠呈現出沿凍結方向的管狀孔結構。分散在聚合物基質中的GO增強了氣凝膠的骨架，從而顯著抑制了製備過程中的體積收縮，從而提供了0.074–0.185 g cm–3的低密度。此外，定向孔結構使複合氣凝膠具有明顯的各向異性隔熱性能。當密度為0.074 g cm–3時，徑嚮導熱係數低至0.038 W m–1 K–1。當 GO的初始含量升至 20 phr 時，所得氣凝膠在徑向上表現出約0.77 S cm–1的高電導率，同時電磁干擾屏蔽效能（EMI SE）達到54.6 dB。因此，本研究為製備輕質各向異性碳氣凝膠提供了一種簡便、環保的方法。
圖文導讀
圖1.CG氣凝膠製備示意圖。
圖2.碳/石墨烯複合氣凝膠的體積收縮、碳化過程中的重量損失以及密度與GO含量的關係。
圖3（a-b）PI/rGO-10和CG-10的全掃描XPS光譜和C1s光譜。（C-d）不同GO含量的rGO-800和CG氣凝膠的XRD模式和拉曼光譜。
圖4、碳/石墨烯複合氣凝膠的熱性能
圖5、碳/石墨烯複合氣凝膠的電磁干擾屏蔽性能
小結
綜上所述，本文通過單向冷凍乾燥、熱亞胺化和碳化工藝成功製備了一系列具有各向異性結構的碳/石墨烯複合氣凝膠。該材料製備工藝簡單，性能優良，在隔熱和電磁屏蔽材料方面具有廣闊的應用前景。
文獻：
https://doi.org/10.1021/acsami.2c13000
